中國農業科學院油料作物研究所(簡稱“油料所”)日前宣布,歷經近30年努力,南方大豆遺傳育種團隊在國際上首次從大豆中克隆出抗大豆銹病基因,破解了大豆抗銹基因匱乏的世界性難題。在此背景下,《環球時報》記者走進位于武漢的中國農業科學院油料作物研究所,對南方大豆遺傳育種團隊進行了采訪。在這里,記者看到中國領先的大豆科技成果,了解到中國大豆產業現狀,也看到科研工作者如何利用新路徑,助力中國大豆產業發展。
新中國成立以來大豆產量
為世界大豆植入“中國芯”
“南美洲是世界主要的大豆銹病發病區域之一,大豆種植面積超過10億畝,每年銹病防治費用超20億美元。”中國農科院油料所南方大豆遺傳育種創新團隊首席、國家大豆產業技術體系崗位科學家陳海峰研究員接受《環球時報》記者采訪時,首先科普了什么是“大豆銹病”。大豆銹病是世界大豆最主要的病害,主要在巴西、美國、阿根廷等國家高溫高濕的海洋性氣候種植區暴發,嚴重威脅世界大豆生產。
中國農業科學院油料作物研究所大豆生物育種生長室,陳海峰正在觀察大豆生物育種新材料生長情況。 楊沙沙 攝
據介紹,南方大豆遺傳育種創新團隊從13000多份大豆資源材料中,篩選到對銹菌免疫的種質,首次從大豆中克隆出廣譜持久抗大豆銹病基因Rpp6907,為大豆抗銹病育種提供了寶貴基因資源。目前該基因的相關知識產權已申請多國發明專利,相關成果發表在國際知名期刊《自然通訊》上。
陳海峰告訴《環球時報》記者,目前中國大豆進口約60%來自南美洲,挖掘出具有中國自主知識產權的抗大豆銹病基因,能夠為世界大豆植入“中國芯”,牢牢把握知識產權主動權,可從源頭上保障國家糧食安全。2023年中國大豆進口量9941萬噸,約占國內市場總量的82%。
中國大豆產業協會常務副會長盧林綱近日表示,我國大豆產業主要面臨三方面挑戰:一是種植成本高,二是單產水平低,三是進口大豆沖擊。據統計,2023年中國大豆消費量1.2億噸,位居世界首位。以總產計,中國僅為世界第四大大豆生產國,僅占全球5%左右,和消費量相比差距懸殊。
陳海峰告訴記者,大豆是優質植物油脂和蛋白的重要來源,也是不可或缺的高蛋白飼料和工業原料。就食用油而言,大豆是中國重要的大宗油料作物之一,這方面我們可以用菜籽油、玉米油、棕櫚油、花生油等多種植物油替代。但豆粕在養殖中卻是難以替代的,豆粕蛋白質含量42.7%—45.3%,是理想的動物飼料,在豬雞鴨飼料中占比20%—30%。目前全球豆粕年產量超過2.5億噸,是世界第一大飼料蛋白來源,其中中國每年就消費7600余萬噸。
“讓人眼前一亮”
在油料所大豆生物育種生長室,陳海峰一邊觀察大豆生物育種新材料生長情況,一邊向記者介紹中國大豆經歷的三個主要發展時期。新中國成立初期,農業生產快速恢復,大豆種植面積由1950年的1.24億畝擴大到1957年的1.91億畝。1958年到1978年,糧食供應緊張,種植結構發生較大調整,大豆種植面積下降到1.07億畝,總產量回落至756萬噸。1979年開始,隨著家庭聯產承包責任制的實行,大豆價格有所提高,種植面積開始波動增長。這個階段,一批單產水平較高的大豆新品種培育成功,大豆單產于1993年首次突破100公斤/畝。
21世紀初,受進口大豆沖擊,中國大豆產業處于低谷期,當時國內大豆相關科研人員,加上在校研究生,不過800人。
2008年,中國先后建立現代農業產業技術體系,啟動大豆轉基因新品種培育重大專項等科研項目,開展大豆育種聯合攻關,極大提升大豆科技創新能力。
黨的十八大以來,中央出臺一系列扶持大豆生產的政策,大豆產量快速提升。2019年以來中央一號文件對大豆產業振興作出工作部署。2022年初提出“國家大豆和油料產能提升工程”,實施了多項鼓勵和推動大豆種植的政策,2022年大豆種植面積1.54億畝,產量邁上2000萬噸“新臺階”。
香港中文大學卓敏生命科學教授暨農業生物技術國家重點實驗室主任林漢明,1997年從美國回到香港。當時,林漢明在美國西北大學已完成分子生物學博士學位,并在紐約大學進行博士后研究。此前在接受《環球時報》記者專訪時,林漢明回憶,1997年,他到中國內地走了一圈,發現大豆是從中國起源的很重要的農作物,當時很少有人研究大豆,最終他選擇甘肅落地大豆研發成果?!拔覄倓傞_始做大豆研究,當時主要的高價值論文都是歐美、澳大利亞等國家的學者發布的,但是這些年,我看到很多內地年輕人、各種內地團隊陸續發出讓人眼前一亮的基礎科研文章?!绷譂h明這樣表示。
如何提升大豆自給率
陳海峰向《環球時報》記者介紹,除了大豆抗銹病研究,南方大豆遺傳育種創新團隊在大豆育種領域也取得突破,選育出高產優質多抗大豆新品種中豆57、中豆63等。最近,湖北省公安縣埠河鎮1.2萬畝連片種植的大豆新品種“中豆57”,畝產達276.1公斤,比全國平均單產高出一倍。
此外,大豆生物育種也是該團隊重要研發方向。生物育種作為前瞻性、戰略性國家重大科技項目,列入了國家“十四五”規劃綱要,并提出要“加強農業良種技術攻關,有序推進生物育種產業化應用,培育具有國際競爭力的種業龍頭企業”。
陳海峰介紹,以原孟山都、先鋒等為代表的跨國公司生物育種經歷了三代發展,第一代成功培育出耐除草劑大豆品種,第二代培育出耐除草抗病抗蟲等轉基因大豆品種,第三代品種則在前兩代的基礎上至少集合了2-3個目標基因。目前,中國大豆生物育種處于第一代和第二代之間,培育的主要是耐除草劑、抗病蟲大豆品種。
如何破解大豆高度依賴進口的局面?林漢明表示,中國人口占全世界18%,耕地面積只占全球9%,在耕地不足的情況下,中國還要保護小麥、水稻、玉米等主糧的種植,大豆能夠擴種的空間不大。在耕地不足的情況下,陳海峰認為,需要利用生物育種技術,培育突破性大豆新品種并集成高產高效生產技術,在提高單產上下功夫。
陳海峰告訴《環球時報》記者,現在主要從兩方面著手解決問題:一是進一步提高國內大豆產能,目前國產大豆年產量約2000萬噸,占中國大豆消費總量17%左右,未來希望通過利用鹽堿、灘涂、高寒、干旱等邊際土地等擴種大豆,以及通過大豆玉米帶狀復合種植增加供給;二是提高大豆單產,將畝產130公斤提到200公斤,達到美國大豆的單產水平?!巴ㄟ^上述途徑,中國大豆自給率能達到50%左右,同時我們要通過科技創新,搶占大豆種業制高點,提升中國在世界大豆產業上的話語權,保障中國大豆供給安全?!?/p>
盧林綱表示,在種植面積增加、科技進步的雙重推動下,國產大豆產業產量也在持續增長。預計今年國產大豆總產將超過2000萬噸,又是一個豐收年。